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5G & Advanced Communication
《引领5G的国家频谱战略》

      2019年4月,美国无线通信和互联网协会发布《引领5G的国家频谱战略》报告,旨在通过三项行动计划帮助特朗普政府实现5G愿景,通过采取重要的频谱激励措施,创造就业机会,帮助美国引领未来的5G产业。

 

 
 
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文章译文
 

引言
 

      5G将改变我们的生活和工作方式。从新型智能手机到自动驾驶车辆,从物联网远程医疗到增强和虚拟现实、工业自动化等,未来的许多创新将基于5G。更多频谱纷纷助力5G技术,满足美国人的移动需求,捍卫美国在无线通讯领域的全球领导地位。


      特朗普政府采取了明智政策,专注于自由市场频谱拍卖,帮助美国赢得4G技术的掌握权,促进了美国的经济发展和创新,也确定了美国过去十年在创新技术的领导地位,例如智能手机,应用程序和移动服务。


      特朗普政府认识到5G技术的潜力,以及“美国创新者将以不可预见的方式利用频谱实现真正的进步”后,积极开展了一项雄心勃勃的项目,旨在制定国家频谱战略,为“行业发展提供更大的创新自由”以及“充分发挥5G技术提供的潜力。”


      该文件列出实施该战略的三点计划,帮助特朗普政府实现宏大愿景:


      ——制定为期五年的拍卖时间表,将更多高、中、低频段的频谱交给美国的无线行业。


     ——将联邦频谱政策重申为已证实的自由市场手段,利用竞争力促进经济发展和国家安全。


      ——确保政府政策和程序更加现代化,充分利用频谱资源。


     该计划将助推国家频谱战略,创造就业机会,促进经济发展,并帮助美国引领未来的产业。

5G挑战


     一年前,中国和韩国在5G竞赛中处于领先地位,美国紧随其后。今年,美国与中国在5G准备度指标中并列第一。

2019年全球5G准备度

 

                                            截止2019年年底,5G部署情况


      这一进步得益于美国对无线行业的重大投资以及政策制定者的快速行动和富有远见的领导力,使得美国的商用无线行业能够相互竞争,建立起世界上最大、最可靠、最安全的5G网络。


      到2019年底,与排名第二的竞争对手相比,美国的5G部署数量几乎翻了一番,覆盖了哈里森县,密西西比州,印第安纳州,亚利桑那州,凤凰城,田纳西州和纳什维尔。


      但这项工作远未完成。虽然美国在5G准备度指标中排名很高,但中国和许多国家在为5G提供关键的中频段频谱方面处于领先地位。得益于无线基础设施优势,中国无线运营商正在全国范围内进行数百次大规模5G试验。扭转中频频谱赤字局面应该是美国政府的重要任务;重申自由市场解决方案有助于捍卫美国在5G技术方面的长期领导地位。


      频谱刺激计划


     今天,美国的无线通讯产业造就了470多万个就业岗位,每年为经济贡献4750亿美元。贡献规模堪比全球第24大经济体。


      数十年来的政策造就了这一巨大成功;竞争激烈的无线行业也受到鼓舞,将授权使用的频谱转变成创新产品和服务,为整个美国经济带来价值。他们还竞相建立起最好的网络,设备和服务产品,美国人受益匪浅。

     
5G频谱普及的益处


     ——3910亿美元助力美国经济发展


     ——新增180万个就业岗位


      展望未来,定期开放一些关键低、中、高频谱,会带来可观的经济效益。这些额外频谱重新分配给美国商用无线行业后,将为美国经济带来近4000亿美元的收益,新增180多万就业岗位。美国企业家不断利用新的5G平台引领未来发展,在医疗保健,交通运输,机器人和其他主要经济领域产生了全面的经济影响。


      引领未来产业发展的策略


     特朗普政府借助国家频谱战略这一独特契机,设想了国家发展的全面愿景,捍卫其在无线通讯领域的领导地位;建立必要的商业平台,推动美国创新,引领未来产业发展。鉴于全球5G竞争形势,美国需要根据行之有效的方法,制定出明确的行动计划,包括以下三个步骤:


      为期5年的频谱拍卖时间表


      国家频谱战略最关键的因素在于,制定长期有效的低、中、高频段频谱拍卖时间表,全方位推动的5G部署和创新。


      好消息是美国政府和美国联邦通信委员会已经确定了5G未来所需的每个关键频段。现在的任务是执行明确的时间表,确保美国无线产业未来五年的发展,即供应商拥有足够频谱在全球范围内竞争,以及制定实现有效网络规划和设计的时间表。


      但是,计划超出了国家和地区无线运营商的能力范围,还需要与网络设备供应商,仪器、手机制造商密切合作。整个美国生态系统需要获知频段的具体开放时间,确保网络和设备尽快为美国消费者提供切实有效的支持。美国联邦通信委员会应在2024年前拍卖以下频谱:

 

       低频段


      低频段频谱是第一代无线通讯的根基,同时捍卫了美国的全球无线领导力。低频段频谱可以远距离传播到室内,被政府机构广泛使用。为了充分利用5G技术,供应商需要混合使用频谱频段。低频段频谱是提高基本覆盖面的关键,已经覆盖了越来越多的郊区和乡村社区。最近一次是2017年拍卖的600 MHz低频段。


      重新分配额外的低频段频谱(1.3 GHz和1.7 GHz),将助力美国赢得5G竞赛,并帮助联邦机构升级系统,实现更现代、更高效的运营。美国国会表示,30Mhz的低频段频谱至少要在2024年前完成拍卖,获得授权使用。国家频谱战略表示,100Mhz的低频段频谱至少要在2024年前完成拍卖。


     1.3 GHz频段将为下一代无线服务提供50Mhz的频谱,拍卖收益将帮助联邦航空局(FAA)和其他现有用户实现雷达和相关系统现代化。1.7 GHz频段直接提供50Mhz(与2015年拍卖的AWS-3频谱直接相邻),又与现有的无线网络发挥巨大的协同效应。商业用户和政府用户对受影响的系统理解到位,有助于促进平稳过渡。


      中频段


      中频段频谱是5G的关键构建模块,归功于其远距离传输以及高容量的特点。全球对中频段无线电波极其重视,日本、韩国、西班牙和英国已经将中频段频谱推向市场,决策者也应予以重视,迅速发放数百兆赫的中频段频谱。


      政策制定者需要关注从3.45GHz到4.2GHz的频谱,这是针对5G服务的全球统一标准,也是各国积极推进无线运营商接入的标准。


      3.45 GHz——2018年,美国国家电信和信息管理局确定该频段可能服务于5G。根据频谱管道法案,当前用户使用该频段操作军用雷达系统,正在分析并确定最佳商业无线技术如何在不影响机构运营的情况下共享该频谱。为促进未来的过渡,美国联邦通信委员会已经停止授权该频段的新用户。国家频谱战略应定下未来频谱拍卖的确定日期。


     3.5 GHz——美国联邦通信委员会于2018年10月最终确定该频谱授权使用的规则,并在2019年底之前安排拍卖。虽然只有70Mhz,但这是短期内提供中频段接入的最佳时机。


      3.7 GHz——500Mhz频段是美国中频段政策的关键,是政府今年的主要频谱计划。美国联邦通信委员会正在研究如何重新分配5G频段,其他国家正在为5G业务发放数百兆赫的频段;美国联邦通信委员会应尽快为美国发布数百兆赫的频段。


      对3.7 GHz频段所做的部署,也将为6 GHz频段未授权和授权使用创造新的机会。6 GHz是3.7 GHz下行链路卫星频段的上行链路,同时保护现有的关键用户。


      高频段


      高频段频谱指的是频率在24 GHz以上的频谱,也称为毫米波频谱。几年前,高频段频谱还无法用于移动无线服务;但努力开展研发工作后,高频段频谱将成为解锁5G更快数据速率,密集连接和低延迟的关键资源,对于高容量和数据密集型5G应用至关重要。


      特朗普政府应支持已开始拍卖的频段,帮助推动未来移动所需的其他频段的拍卖,并积极倡导全球移动服务使用这些频段。作为高频段频谱领域的领导者,美国要围绕美国运营商如今已投资的频段,建立全球生态系统。


      24,26和28 GHz——美国联邦通信委员会已经完成了28 GHz的拍卖,于3月开始拍卖24 GHz,新增26 GHz频段获得国内外支持,并将创建一个接近4千兆赫的连续频谱块。如此一来,显著的规模经济得以实现,加速部署,降低消费者成本,并发挥美国在全球频谱政策中的领导地位。


      29,31和32 GHz——这些频段服务移动宽带,符合美国联邦通信委员会规则,规模经济的作用得以发挥,频谱得以有效使用。


      37,39和42 GHz——美国联邦通信委员会于2018年12月制定了37、39 GHz的拍卖规则,在2019年底前拍卖了许多重要的高频段。美国政府要全力支持这些拍卖,服务全球移动需求。单个无线电芯片可以利用42 GHz频段以及37,39 GHz频段,支持全球使用这一整个频段。


      47和50 GHz——47 GHz频段于2019年开始拍卖,新增50 GHz频段将为未来的5G业务创建一个几乎连续的频谱块。


      重申自由市场频谱原则


      第一次大规模的5G商用部署提前在美国如火如荼地开展,在世界各国中遥遥领先,这要归功于美国实施的自由市场政策,激发了美国无线行业的竞争力。国家频谱战略应该在此基础上,采取一些前瞻性政策,鼓励行业投资和自由市场竞争,发挥美国创新者和企业家的创造力。


      关于五年计划以及长期频谱规划,国家频谱战略应确定足够的额外许可频谱,以确保全球无线业务,特别是为5G获得足够多的频谱。为此,政府应采取灵活的方法,允许频谱拍卖获胜者开展最符合美国消费者利益的服务。这一行之有效的方法,依赖于授权频谱,对确保美国的全球无线领导地位至关重要。政策制定者应避免制定业务条款(比如零售与批发网络)或技术选择。


      一系列基本频谱政策保证了美国在无线通讯领域的领导地位:独家使用许可,灵活使用权,依靠市场力量确保频谱达到最高和最佳用途,全球统一频谱,优先清除频谱和投资友好技术规则。


      独家使用授权


      独家使用授权政策长期以来一直是美国无线战略取得成功的基石,也构成了我们今天移动网络的支柱。独家授权为授权商提供更多确定性和可预测性:投资免受有害干扰;他们充分利用所持频谱,使得资源利用更加密集和高效。此外,独家授权有助于确保整个无线网络基础架构的安全性能。5G网络所需的频谱需要等量的授权,如此一来,无线服务供应商可充分利用电视广播,灵活部署消费者和市场的需求。


      灵活使用权


      世界其他地方经常强制要求特定频率的特定技术,美国无线供应商与此不同,可以部署符合技术规则的任何技术。灵活的使用权适用于技术选择和无线服务商业模式。通过允许授权商使用满足市场需求的技术,提供移动、固定或便携式服务,灵活使用权利促进了投资和创新,因为它们通过授权商提供的一种服务或混合服务来实现差异化。如此一来,消费者选择更多,竞争愈激烈,创新机会更多,频谱达到最高和最佳用途。


      基于市场的频谱政策


     频谱授权的二级市场交易,新授权频谱的拍卖以及鼓励拍卖重新利用频谱这三项举措,鼓励授权商有效利用频谱资源。基于市场的频谱政策已经为美国财政部筹集了超过1140亿美元的拍卖收益,并鼓励美国无线提供商在过去十年中完成了近3000亿美元的私人投资。在“MOBILE NOW ACT”法案中,国会还认识到基于市场的频谱政策在缩小数字鸿沟方面的价值。


     强调全球协调频谱


     协调标准使仪器、设备供应商设计出可在多个国家运营的无线产品和服务,扩大了经济范围和规模,有助于最大限度地降低成本,增加需求。政府应该把重点放在鼓励频谱带的协调上,同时保持美国在引领关键5G频段上的灵活性。


     清除频谱的优先顺序


     重新分配独家授权的频谱至关重要,国家频谱战略应重申这一最佳方法。然而,在某些情况下,现有业务对重新分配独家授权意图构成挑战,而共享框架将是重新利用频谱的最佳手段。如此一来,共享制度应为频谱授权商提供足够的权利,以保证部署强大的下一代网络所需的投资。


      投资友好技术规则


      国家频谱战略还应该支持5G所需的核心技术特性。首先,大块频谱将允许多渠道传输,实现5G关键属性:一是速度比4G网络快100倍;二是单位数延迟。中频和高频频谱都可以容纳更快的带宽,加快速度连接,实现较低延迟。


      5G的中频和高频频谱模块在实际应用时,应将100兆赫的信道大小作为最小目标。同样,连续频谱块可实现更快的数据速率,更低的延迟和更高的频谱效率(允许相同数量的频谱获得更多容量)应尽可能优先考虑5G的连续频谱,以及与现有商业分配频段相邻的候选频段。


      5G网络可以在基站和设备中的天线阵列内支持更多数量的发射机。虽然4G天线可能具有多达八个发射器,但5G天线可由多达128个发射器驱动,称为多输入多输出(或大规模MIMO)天线阵列。它们协同工作,提供更快的速度和更高的频谱效率。为5G识别的频谱带将有助于支持大规模MIMO。


     选址


     为满足不断增长的移动数据需求,解锁新的5G应用,无线供应商还需要在未来几年内安装数十万个背包大小的小型天线。


     为了加快这一新基础设施的部署,美国联邦通信委员在2018年实现已有30年历史的基础设施选址规则现代化,这些规则是为200英尺的蜂窝塔设计的。另外,小型单元不再受联邦历史和环境审查,所有无线选址部署流程得到简化,明确禁止暂停临时或永久性的选址请求,并采用护栏进行州和地方的审查。


     其他国家正在积极地部署5G所需的基础设施。例如,最近的一项研究显示,中国每10,000人拥有超过14个无线蜂窝基站,每10平方英里超过5个;而美国分别为4.7个和0.4个。


     国家频谱战略应在这一历史性成就的基础上,支持持续改革,鼓励各级政府清除部署5G的障碍,主要包括方便进出、经济实惠的政府土地(特别是联邦土地),建筑物和设施以及公共道路用地。


     推进政府政策和程序现代化


     智能频谱政策是一项良好的政府政策。国家频谱战略阐明了这一愿景:政府推进频谱资源的管理方法现代化,既有利于政府运作,又有利于私营部门的发展。


     政府机构要确保国家安全,满足频谱业务需求。国家频谱战略应力求确保联邦政府以有效和前瞻性的方式使用大量频谱。


     重新利用政府控制的商业服务频谱也可以获益数十亿美元,直接流向发放该频谱的机构,投资更现代高效的无线系统和技术。这在过去已经帮到了国防部,并承诺将来给联邦政府带来更大的利益。


      为双赢前景提供激励

 
      联邦机构确定并努力重新分配使用关键任务频谱,以便美国联邦通信委员会拍卖频谱并为政府机构提供资金以升级其无线系统。这一过程只有在机构受到激励采取行动时才有效。


      好消息是,2004年的商业频谱增强法案(CSEA)大力激励频谱重新分配基金(SRF),允许机构从频谱拍卖中获得资金,支付其搬迁成本并探索未来与频谱相关的研发。


      随着5G增加对商业频谱的需求,政策制定者应该关注符合CSEA资格的频段,如1.3 GHz,1.7 GHz和3.45 GHz频段,用于拍卖,并对有针对性地扩大SRF以进一步激励联邦机构,同时提供完善的设备和网络安全保护。国家频谱战略应通过以下方式使政府的频谱规划,管理和使用方法现代化。


      增强联邦频谱透明度——频谱是高效和有效使用的“有价值的,有限的资源”。为此,国家频谱战略应加强联邦机构与商业部门之间的透明度和协作,就像总统备忘录中要求联邦机构审查当前频率指配和量化频谱使用一样。


      加强扩大智能SRF——自2004年成立以来,SRF极大地提高了联邦机构参与检查重新分配工作的积极性,国家频谱战略应寻求机会进一步加强该此计划。国家频谱战略应支持利用战略成果框架,探索促进联邦频谱向商业用途过渡的技术进步。具体而言,SRF研发审查过程更加灵活,利用SRF资金开发联邦频谱使用的标准化国家信息库,并建立自动执行机制;联邦机构能够快速识别和消除干扰问题,这将有助于实现SRF的目标:更有效地使用联邦频谱资源,并为我们的5G未来提供频谱。


      推进频谱管理和使用——国家频谱战略应通过研究,开发,测试和评估推进频谱管理和创新频谱使用。为管理整个流程的支持机构(包括美国国家电信和信息管理局,美国政府管理预算局和美国联邦通信委员会)提供额外资金,同样会带来巨大回报。政策制定者应该推广视频压缩技术和安全自动化功能等计划,借此评估频谱使用,加快联邦和商业用户间的协调频谱使用,从而实现频谱清除和频谱共享工具的开发。国家频谱战略应承诺在频段内广泛部署商业业务三年后,与业界一起研究3.5 GHz频谱共用实验,借此评估三层共用机制是否可能或应该用于未来的频段。


      推动5G设备授权流程——美国联邦通信委员会能够对新设备进行迅速而全面的设备授权,这是实现5G巨大潜力的关键因素。国家频谱战略应确保美国联邦通信委员会拥有推进和简化其当前设备和设备应用和审批流程所需的资源。

 
 
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